El empuje específico es el empuje por unidad de caudal de masa de aire de un motor a reacción (por ejemplo, turborreactor , turbofán , etc.) y se puede calcular mediante la relación entre el empuje neto y el caudal de aire de admisión total. [1]
Los motores de bajo empuje específico tienden a ser más eficientes en cuanto al uso de combustible (a velocidades subsónicas), pero también tienen una menor velocidad efectiva de escape y una menor velocidad aerodinámica máxima. Los motores de alto empuje específico se utilizan principalmente para velocidades supersónicas, y los motores de alto empuje específico pueden alcanzar velocidades hipersónicas.
Un turbofán de avión civil (con una alta relación de derivación ) normalmente tiene un empuje específico bajo (~30 lbf/(lb/s)) para reducir el ruido y el consumo de combustible, porque un empuje específico bajo ayuda a mejorar el consumo específico de combustible (SFC). [2] Esto normalmente se logra con una alta relación de derivación . Además, un empuje específico bajo implica un área de motor de sección transversal relativamente grande dado su empuje neto. En consecuencia, dichos motores de avión normalmente se ubican externamente, en una góndola o cápsula separada, unida al ala o al fuselaje trasero.
Por el contrario, los turbofán militares con baja relación de derivación suelen tener un empuje específico elevado (45-110 lbf/(lb/s)), lo que reduce el área de la sección transversal del motor, lo que permite acomodar más fácilmente un fuselaje estrecho, lo que minimiza la resistencia. Un empuje específico elevado suele dar como resultado niveles de ruido más elevados.
El empuje específico tiene una influencia significativa en la tasa de caída de empuje: la baja velocidad del chorro asociada con un motor de empuje específico bajo implica grandes reducciones en el empuje neto al aumentar la velocidad de vuelo, que solo se pueden compensar parcialmente con cambios del acelerador en condiciones nominales (por ejemplo, la máxima calificación de ascenso recomendada).
Los aviones supersónicos requieren motores de alto empuje específico para alcanzar una alta velocidad de escape.
El empuje específico tiene impacto en el rendimiento de los turbofán con postcombustión.
Un motor de bajo empuje específico (seco) tiene una temperatura baja en el tubo de escape, lo que significa que el aumento de temperatura en el postquemador puede ser alto, lo que aumenta el empuje. Sin embargo, el empuje específico de postcombustión sigue siendo relativamente bajo. El flujo total de combustible (cámara de combustión principal más postquemador) está determinado por el aumento de temperatura desde la entrada de aire hasta la tobera y, para un flujo de aire determinado, cambia poco con el empuje específico seco. En consecuencia, el bajo empuje de postcombustión implica un alto SFC de postcombustión. Sin embargo, el SFC seco es bajo.
La situación es completamente invertida para un empuje específico alto (seco).
En consecuencia, los diseñadores de motores deben seleccionar un nivel de empuje específico seco que sea adecuado para la aplicación.